JP2000105161A - 圧力検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴミや塵等の侵入を防止するとともに、外光
を直接受けることのない圧力検出器を提供する。 【解決手段】 半導体圧力センサチップ１は流体の圧力
を検出する。ベース板２は半導体圧力センサチップ１を
配設する。カバー体３はベース板２と接合して半導体圧
力センサチップ１の収納する収納部Ｒを形成する。大気
圧導入孔８はベース板２のカバー体３との接合部分の収
納部Ｒ側に近接して形成され、収納部Ｒの内気と外気と
を連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体等の流
体の圧力を半導体圧力センサチップにより検出する圧力
検出器に関し、特に、大気による基準圧と前記流体の圧
力との差を検出する圧力検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧力検出器としては、ガラス台座
上に半導体歪みゲージが形成されたダイアフラムを陽極
接合してなる半導体圧力センサチップを金属製のベース
板上に配設し、前記半導体圧力センサチップの周囲を金
属製のカバー体で覆うものがある（例えば、特開昭５９
−３１５３３号公報や特開平６−１５１８９４号公報参
照）。

【０００３】前記圧力検出器は、前記ベース板の裏面側
に配設され、前記半導体圧力センサチップに流体の圧力
を伝達するための圧力導入ポートと、前記カバー体の上
面に大気圧を導入する大気圧導入孔とを備え、前記半導
体圧力センサチップによって前記大気圧による基準圧
と、前記流体による圧力との差を検出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した圧力検出器
は、前記圧力導入ポートと、前記半導体圧力センサチッ
プに電気的に接続するリードピンとを前記ベース板の裏
面側においてガラス材料（絶縁材料）からなる封止部材
によって気密的に接合する構造を採用している。このよ
うな圧力検出器において、前記大気圧導入孔は、前記半
導体圧力センサチップの上方に位置する前記カバー体の
上面に設けられることが一般的である。このように前記
大気圧導入孔を前記カバー体の上面に設けることによっ
て、前記大気圧導入孔からゴミや塵が侵入しやすく、前
記半導体圧力センサチップの電気的な接続における信頼
性が低下してしまうという問題点がある。また、外光を
直接受けるような条件下で前記圧力検出器を使用する場
合にあっては、前記カバー体の上面に大気圧導入孔が形
成されていると、前記大気圧導入孔から入射される外光
が前記半導体圧力センサチップに照射することになるた
め、半導体材料からなる前記半導体圧力センサチップの
出力特性に変化をもたらすといった問題点がある。

【０００５】そこで、本発明は前記問題点に着目し、ゴ
ミや塵等の侵入を防止するとともに、外光を直接受ける
ことのない圧力検出器を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、流体の圧力を検出する半導体圧力センサチ
ップと、前記半導体圧力センサチップを配設するベース
板と、前記ベース板と接合して前記半導体圧力センサチ
ップを収納する収納部を形成するカバー体と、前記ベー
ス板の前記カバー体との接合部分の前記収納部側に近接
して形成され、前記収納部の内気と外気とを連通する大
気圧導入孔と、を備えるものである。

【０００７】また、流体の圧力を検出する半導体圧力セ
ンサチップと、前記半導体圧力センサチップを配設する
ベース板と、前記ベース板と接合して前記半導体圧力セ
ンサチップを収納する収納部を形成するカバー体と、前
記ベース板の裏面側に配設され、前記半導体圧力センサ
チップに前記圧力を伝達する圧力導入部と、前記半導体
圧力センサチップと電気的に接続するとともに、前記ベ
ース板の裏面側に突出するリードピンと、前記圧力導入
部及び前記リードピンを前記ベース板に固着させる封止
部材と、前記ベース板の前記カバー体との接合部分の前
記収納部側に近接して形成され、前記収納部の内気と外
気とを連通する大気圧導入孔と、を備えるものである。

【０００８】また、前記ベース板の周縁に切り欠き部を
形成し、前記ベース板の周縁と前記カバー体の周縁とを
接合させた際に、前記ベース板と前記カバー体との接合
部分の前記収納部側に位置する前記切り欠き部の一部分
により前記大気圧導入孔を形成してなるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、流体の圧力を検出する
半導体圧力センサチップをベース板上に配設し、前記半
導体圧力センサチップを収納する収納部を形成するカバ
ー体と前記ベース板とを接合してなる圧力検出器に関す
る。かかる圧力検出器は、前記ベース板の前記カバー体
との接合部分の前記収納部側に近接して、前記収納部の
内気と外気とを連通する大気圧導入孔を形成する。従っ
て、前記ベース板の裏面側（回路基板の実装面側）に前
記大気圧導入孔を形成できるため、ゴミや塵等の侵入を
防ぐことができ、電気的接続における信頼性を向上させ
ることができる。外光が前記半導体圧力センサチップに
直接照射されることも無くなるため、出力特性の変動も
抑制することができる。

【００１０】また、本発明は、前記ベース板の裏面側
に、圧力導入ポート（圧力導入部）とリードピンとを接
合するための封止部材の溜め部を備える圧力検出器に特
に有効である。このような構成の圧力検出器において、
前記ベース板の周縁に切り欠き部を形成し、前記ベース
板の周縁と前記カバー体の周縁とを接合した際に、前記
ベース板の前記カバー体との接合部分の前記収納部側に
位置する前記切り欠き部の一部分によって前記大気圧導
入孔を形成する。従って、大気圧導入孔をベース板の裏
面側に専用に設けようとすると、前記溜め部を避けるよ
うに形成しなければならず、圧力検出器が大型化してし
まうが、前記ベース板及び前記カバー体の接合部分に近
接して前記大気圧導入孔を形成することで、圧力検出器
を大型化することなく前記大気圧導入孔を得ることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を添付図面に記載した実施例に
基づき説明する。図１は、圧力検出器の全体構造を示す
要部断面図、図２はベース板上に半導体圧力センサチッ
プを配設した状態を示す平面図、図３は圧力検出器を上
方から見た状態を示す平面図、図４は他の実施例を示す
平面図である。

【００１２】図１から図３において、圧力検出器は、半
導体圧力センサチップ１と、半導体圧力センサチップ１
を配設するベース板２と、ベース板２と接合して半導体
圧力センサチップ１の周囲を覆うカバー体３と、半導体
圧力センサチップ１に流体の圧力を伝達するための圧力
導入ポート４と、半導体圧力センサチップ１への電源入
力や半導体圧力センサチップ１からの信号出力のための
リードピン５と、圧力導入ポート（圧力導入部）４とリ
ードピン５とをベース板２に気密的に接合する封止部材
６とから構成される。

【００１３】半導体圧力センサチップ１は、圧力導入孔
１ａを備えたガラス台座１ｂ上に、半導体歪みゲージが
形成された薄肉のダイアフラム１ｃが、例えば陽極接合
法によって接合されてなる。

【００１４】ベース板２は、半導体圧力センサチップ１
と熱膨張係数が近い金属材料（例えば、コバール）から
構成されている。ベース板２は、半導体圧力センサチッ
プ１を配設するための載置部２ａが形成されており、こ
の載置部２ａには、半導体圧力センサチップ１に圧力を
伝達するための孔部２ｂと、リードピン５を配設するた
めの孔部２ｃとが形成されている。また、ベース板２
は、載置部２ａの両端部が下方側（略鉛直方向）に折り
曲げられるとともに、この折り曲げ端部から外方に向け
て延長される第１のフランジ部２ｄが形成されている。
前述した構成のベース板２は、裏面側において封止部材
６の溜め部２ｅを形成する。

【００１５】半導体圧力センサチップ１は、ガラス台座
１ｂの圧力導入孔１ａと載置部２ａの孔部２ｂとが対向
するように、ガラス台座１ｂの載置部２ａとの対向面に
形成されるメタライズ層（図示しない）を介して載置部
２ａ上に配設され、ベース板２と気密的に接合する。

【００１６】カバー体３は、例えばＳＰＣからなる金属
材料にニッケルメッキを施してなるもので、ベース板２
の第１のフランジ部２ｄに対応し、ベース板２と、例え
ば溶接によって接合するための第２のフランジ部３ａが
形成されている。カバー体３は、ベース板２に接合する
ことによって半導体圧力センサチップ１を収納する収納
部Ｒを形成する。

【００１７】圧力導入ポート４は、例えばベース板２と
同材料から構成され、圧力導入孔４ａを備え、半導体圧
力センサチップ１へ流体の圧力を伝達するものである。
圧力導入ポート４は、圧力導入孔４ａとベース板２の孔
部２ｂとが対向するようにベース板２の裏面側に配設さ
れる。流体の圧力は、圧力導入孔４ａから孔部２ｂを介
し半導体圧力センサチップ１に伝達されることになる。

【００１８】リードピン５は、例えばベース板２と同材
料から構成され、半導体圧力センサチップ１への電源入
力及び半導体圧力センサチップ１からの信号出力を行
う。リードピン５は、ベース板２の半導体圧力センサチ
ップ１の周辺に形成される孔部２ｃに配設されるととも
に、半導体圧力センサチップ１と金やアルミ等の導電材
料からなる接続部材７によって電気的に接続される（ワ
イヤボンディング）。

【００１９】封止部材６は、ベース板２及び圧力導入ポ
ート４，リードピン５と熱膨張係数が近いガラス材料か
らなり、ベース板２の溜め部２ｅに充填することで、圧
力導入ポート４及びリードピン５とベース板２とを気密
的に接合する。

【００２０】本発明の圧力検出器の最も特徴となる点
は、ベース板２の裏面側に大気圧導入孔８を設ける点に
ある。大気圧導入孔８は、ベース板２の第１のフランジ
部２ｄの外側端部から、カバー体３の第２のフランジ部
３ａの幅Ｗ１より大きな幅Ｗ２を有する切り欠き部２ｆ
を形成することで得られる。即ち、ベース板２とカバー
体３とを接合させると、Ｗ２＞Ｗ１の関係により、ベー
ス板２のカバー体３との接合部分（各フランジ部分）の
収納部Ｒ側（半導体圧力センサチップ１側）に近接し
て、切り欠き部２ｆの一部分による孔部が形成され、こ
の孔部によってベース板２の裏面側に、収納部Ｒの内気
と外気とが連通する大気圧導入孔８が得られることにな
る。従って、圧力検出器は、ベース板２の裏面側に形成
される大気圧導入孔８によって導入される大気圧による
基準圧Ｐ１と、流体の圧力Ｐ２との差を検出することに
なる。

【００２１】次に、図４を用いて他の実施例を示すもの
である。前述した実施例は、ベース板２の第１のフラン
ジ部２ｄの外側端部からＷ２の幅をもって形成する切り
欠き部２ｆによって大気圧導入孔８を形成したが、図４
は、ベース板２の第１のフランジ部２ｆに所定の大きさ
の切り欠き孔部（切り欠き部）２ｇを設け、ベース板２
のカバー体３との接合部分の収納部Ｒ側に近接して、切
り欠き孔部２ｇの一部分による孔部を形成することで、
大気圧導入孔９を形成するものを示している。

【００２２】かかる圧力検出器は、大気圧導入孔８，９
を前述した構成によってベース板２の裏面側に設けるこ
とができるため、半導体圧力センサチップ１の上方に位
置するカバー体の上面に大気圧導入孔を設けるような従
来の圧力検出器に比べ、ゴミや塵等の侵入を防ぐことが
でき、電気的接続における信頼性が向上するとともに、
外光が半導体圧力センサチップ１に直接照射されること
も無くなるため、出力特性の変動も抑制することができ
る。

【００２３】また、大気圧導入孔を圧力検出器のベース
板２の裏面側に専用に設ける場合は、封止部材６を充填
するための溜め部２ｅを避けるように形成しなければな
らず、圧力検出器が大型化してしまうという問題点があ
るが、本発明の圧力検出器のように、ベース板２の第１
のフランジ部２ｄに切り欠き部２ｆあるいは切り欠き孔
部２ｇを形成し、ベース板２の第１のフランジ部２ｄと
カバー体３の第２のフランジ部３ａとを接合した際に、
ベース板２のカバー体３との接合部分の収納部Ｒ側に位
置する切り欠き部２ｆあるいは切り欠き孔部２ｇの一部
分によって、大気圧導入孔８，９をベース板２の裏面側
に得ることが可能となることから、圧力検出器を大型化
することがない。

【００２４】尚、本実施例では、圧力導入ポート４及び
リードピン５をベース板２の裏面側に封止部材６によっ
て接合する圧力検出器を例に挙げたが、例えば、本実施
例のような封止部材６の溜め部２ｅを備えないベース板
を用い、圧力導入ポートをろう材によって、またリード
ピンをガラス材料からなる封止部材によって接合する圧
力検出器に本発明を適用しても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、流体の圧力を検出する半導体
圧力センサチップと、前記半導体圧力センサチップを配
設するベース板と、前記ベース板と接合して前記半導体
圧力センサチップを収納する収納部を形成するカバー体
と、前記ベース板の前記カバー体との接合部分の前記収
納部側に近接して形成され、前記収納部の内気と外気と
を連通する大気圧導入孔と、を備える圧力検出器であ
り、前記ベース板の裏面側に前記大気圧導入孔を形成で
きることから、ゴミや塵等の侵入を防ぐことができ、電
気的接続における信頼性を向上させることができるとと
もに、外光が前記半導体圧力センサチップに直接照射さ
れることも無くなるため、出力特性の変動も抑制するこ
とができる。

【００２６】また、流体の圧力を検出する半導体圧力セ
ンサチップと、前記半導体圧力センサチップを配設する
ベース板と、前記ベース板と接合して前記半導体圧力セ
ンサチップを収納する収納部を形成するカバー体と、前
記ベース板の裏面側に配設され、前記半導体圧力センサ
チップに前記圧力を伝達する圧力導入部と、前記半導体
圧力センサチップと電気的に接続するとともに、前記ベ
ース板の裏面側に突出するリードピンと、前記圧力導入
部及び前記リードピンを前記ベース板に固着させる封止
部材と、前記ベース板の前記カバー体との接合部分の前
記収納部側に近接して形成され、前記収納部の内気と外
気とを連通する大気圧導入孔と、を備える圧力検出器で
あり、ゴミや塵等の侵入を防ぐことができ、電気的接続
における信頼性を向上させることができるとともに、外
光が前記半導体圧力センサチップに直接照射されること
も無くなるため、出力特性の変動も抑制することができ
る。

【００２７】また、前記ベース板の周縁に切り欠き部を
形成し、前記ベース板の周縁と前記カバー体の周縁とを
接合させた際に、前記ベース板と前記カバー体との接合
部分の前記収納部側に位置する前記切り欠き部の一部分
により前記大気圧導入孔を形成してなり、圧力検出器を
大型化することなく、前記ベース板の裏面側に前記大気
圧導入孔を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の圧力検出器を示す要部断面
図。

【図２】同上実施例の半導体圧力センサチップを配設し
た状態を示す平面図。

【図３】同上実施例の圧力検出器の平面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す平面図。

【符号の説明】

１ 半導体圧力センサチップ ２ ベース板 ２ｄ 第１のフランジ部 ２ｆ 切り欠き部 ２ｇ 切り欠き孔部（切り欠き部） ３ カバー体 ３ａ 第２のフランジ部 ４ 圧力導入ポート（圧力導入部） ５ リードピン ６ 封止部材 ８，９ 大気圧導入孔 Ｒ 収納部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の圧力を検出する半導体圧力センサ
   チップと、前記半導体圧力センサチップを配設するベー
   ス板と、前記ベース板と接合して前記半導体圧力センサ
   チップを収納する収納部を形成するカバー体と、前記ベ
   ース板の前記カバー体との接合部分の前記収納部側に近
   接して形成され、前記収納部の内気と外気とを連通する
   大気圧導入孔と、を備える圧力検出器。
2. 【請求項２】 流体の圧力を検出する半導体圧力センサ
   チップと、前記半導体圧力センサチップを配設するベー
   ス板と、前記ベース板と接合して前記半導体圧力センサ
   チップを収納する収納部を形成するカバー体と、前記ベ
   ース板の裏面側に配設され、前記半導体圧力センサチッ
   プに前記圧力を伝達する圧力導入部と、前記半導体圧力
   センサチップと電気的に接続するとともに、前記ベース
   板の裏面側に突出するリードピンと、前記圧力導入部及
   び前記リードピンを前記ベース板に固着させる封止部材
   と、前記ベース板の前記カバー体との接合部分の前記収
   納部側に近接して形成され、前記収納部の内気と外気と
   を連通する大気圧導入孔と、を備える圧力検出器。
3. 【請求項３】 前記ベース板の周縁に切り欠き部を形成
   し、前記ベース板の周縁と前記カバー体の周縁とを接合
   させた際に、前記ベース板と前記カバー体との接合部分
   の前記収納部側に位置する前記切り欠き部の一部分によ
   り前記大気圧導入孔を形成してなる請求項１もしくは請
   求項２に記載の圧力検出器。